JP4230581B2 - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、より詳細にはトラック及びバスなどの重車両の使途に供するタイヤに関し、特に、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などの諸性能を優位に保持した上で、トレッド部の耐カット性、なかでもベルトの耐カット性を向上させ、悪路走行での耐久性を高めた長寿命な重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック及びバスなどの重車両に使用する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、図７に示すように、一般に、トレッド部１３のベルト２０は４層のゴム被覆コード層２１〜２４により構成し、カーカス５に最も近く位置する第一コード層２１のコードは、タイヤ赤道面Ｅに対して比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層２２及び第三コード２３それぞれのコードは、タイヤ赤道面Ｅを挟んで交差する配列とし、この故をもって第二コード層２２及び第三コード２３はコード交差層２５と呼び、コード交差層２５各層のコードはタイヤ赤道面Ｅに対し比較的小さな傾斜角度で配列し、そして第四コード層２４のコードは、第三コード層２３のコードと同じ向きの配列とし、かつ傾斜角度も第三コード層２３のコードとほぼ同じとする。なおベルト２０のコード層２１〜２４のコードにはスチールコードを適用するものであり、以下同じである。
【０００３】
比較的小さな傾斜角度でコードが交差するコード交差層を有するベルトを備えるタイヤは、悪路、例えば砕石や小岩石などが散在する悪路乃至不整地を荷重負荷の下で転動すると、トレッド部は、砕石や小岩石などの鋭い角縁部を踏みつけ、砕石や小岩石などによりベルトに達するカット傷を受け易い。そのため、カットによるベルト損傷が致命傷となるのを少しでも回避することを狙い、ベルトのカット受傷を最外コード層の第四コード層で止めるようにと、上記のベルト２０のように、第四コード層２４のコードを第三コード層２３のコードと同方向配列とし、第四コード層の主たる役割を保護層とする構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のベルト２０を備えるタイヤについて実際に検証した結果、この種のタイヤのベルト２０は、交差コード層２５を形成する第二コード層２２と第三コード層２３とのコード交差角度が小さいため、タイヤに所定内圧を充てんした際、第二及び第三コード層２２、２３の各層のコードには大きな張力が作用するのみならず、第四コード層２４のコードの張力負担も大きく、そのため、第四コード層２４のコードの、砕石や小岩石などの異物によるカット入力に対抗する余力が著しく減少し、その結果、第四コード層２４は、異物進入に対しコード切れを十分に抑制することができず、保護層としての役目を十分に果たすことができないことが分かった。
【０００５】
以上述べたように、悪路や不整地を走行する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、ベルトの耐久性やコーナリング性能を必要なレベルに保持するため、砕石又は岩石などの比較的小さな異物による耐カット性の不足問題を抱えているのが現状である。
【０００６】
従って、この発明の請求項１〜５に記載した発明は、ベルトを４層のコード層で構成することを前提とし、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などタイヤに求められる諸性能は従来タイヤと同等以上の優れたレベルを保持した上で、悪路走行におけるベルトの耐カット性と、ベルトの最外コード層コードの耐疲労性との双方を同時に大幅に向上させることができる、長寿命な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この出願の請求項１に記載した発明は、一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは４層のゴム被覆コード層を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
ベルトのカーカスプライ側３層のコード層のうち、互いに隣接する２層はコード交差層から成り、該コード交差層の各層のコードは、タイヤ赤道面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、
ベルトのコード交差層を除く残余の２層のコード層は、該層に最も近く位置する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有するとともに、
上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第一番目のコード層と第二番目のコード層であり、ベルトの第四番目の最外コード層は、該層と隣接する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【０００８】
請求項１に記載した発明を実施するに当り、実際上の好適ベルト構成のその一は、請求項２に記載した発明のように、上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第一番目のコード層と第二番目のコード層であり、ベルトの第四番目の最外コード層は、該層と隣接する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有するタイヤである。
【０００９】
また、実際上の好適ベルト構成のその二は、請求項３に記載した発明のように、上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第二番目のコード層と第三番目のコード層とするタイヤである。
【００１０】
また、請求項１に記載した発明に関し、タイヤ生産性に寄与するベルト構成として、請求項２に記載した発明のように、カーカスプライから数えて第三番目のコード層と、第四番目の最外コード層とのコード傾斜角度が同一であるのが良い。
【００１１】
請求項１および２に記載した発明に共通して、請求項３に記載した発明のように、ベルトの第四番目の最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2以上の圧縮弾性率を有することが好ましい。
【００１２】
ここに上記の圧縮弾性率は以下に述べる方法に従い算出した値を用いるものとする。
すなわち、図９に示すように、直径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの円柱状の空洞部をもつ金属製、例えばスチール製の治具３３の空洞部にゴム試験片３４を隙間なく充てんし、この治具３３を、図１０に示すように、圧縮試験機３５にセットし、ゴム試験片３４の上下面に対し速度０．６ｍｍ／分で荷重Ｗを負荷させ、このときのゴム試験片３４の変位量をレーザー変位計３６で測定し、荷重Ｗと変位との関係から圧縮弾性率を算出する。
【００１３】
また、コード交差層の耐セパレーション性を向上させるには、請求項４に記載した発明のように、上記コード交差層の少なくとも一方のコード層端部は、該端部を包み込むシート状エンドカバーゴムを有し、該エンドカバーゴムを有するコード層端部の内外両面の少なくとも一方面は、コードの存在位置で山部を形成し、かつ隣り合うコード間位置で谷部を形成する波状面を有し、山谷相互間の高低差が０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内にあるものとする。
【００１４】
また、他の手段でコード交差層の耐セパレーション性を向上させるには、請求項５に記載した発明のように、上記コード交差層の少なくとも一方のコード層の幅端面と全周にわたり接合するゴム層を有し、該ゴム層の幅が０．０５〜５．００ｍｍの範囲内にあるものとする。
【００１５】
前述のカーカスのプライコード及びベルト各層のコードはいずれもスチールコードが適合する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態例を図１〜図３に基づき説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤの回転軸線を含む平面による断面図であり、
図２は、図１に示すタイヤのトレッドゴムを切り取り、ステップダウンカットを施したベルト展開図であり、
図３は、図１、２に示すベルトとは異なる構成を有する、図２同様のベルト展開図であり、
図４は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の層端部の斜視図であり、
図５は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の層端部の拡大断面図であり、
図６は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の別の層端部の斜視図である。
【００１７】
図１において、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤという）は、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有する。また、タイヤは、一対のビード部１内に埋設したビードコア４相互間にわたり一対のビード部１、一対のサイドウォール部２及びトレッド部３を補強する１プライ以上、図示例は１プライのゴム被覆ラジアル配列スチールコード（以下コードという）のカーカス５と、カーカス５の外周でトレッド部３を強化するベルト６とを備える。なお図１に示す符号７はビード部１を補強するスティフナーゴムである。
【００１８】
図１〜図３において、ベルト６は４層のゴム被覆スチールコード（以下コードという）層により構成し、これら４層のコード層は、カーカス５のプライから数えて第一番目の層をコード層６−１、第二番目の層をコード層６−２、第三番目の層をコード層６−３、そして第四番目の最外コード層をコード層６−４と名付ける。
【００１９】
ここで、ベルト６の、カーカス５のプライ側３層のコード層６−１、６−２、６−３のうち、互いに隣接積層する２層はコード交差層を形成するものとし、図２に示すベルト６は、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２とでコード交差層を形成し、図３に示すベルト６は、第二番目のコード層６−２と第三番目のコード層６−３とでコード交差層を形成する。
ここにコード交差層とは、タイヤ赤道面Ｅを挟み、隣接２層それぞれのコードが異なる方向、すなわち、タイヤ正面からみて、右上がり方向（以下Ｒ方向という）と左上がり方向（以下Ｌ方向という）に配列され、互いに交差する積層構成と定義する。
【００２０】
ここに、ベルト６におけるコード交差層の各層のコードは、タイヤ赤道面Ｅに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜角度α、βを有することを要する。
【００２１】
これを図２、３に基づき詳述すれば、
図２に示すコード交差層の一方を形成する第一番目のコード層６−１のコード６−１ａ及び図３に示すコード交差層の一方を形成する第二番目のコード層６−２のコード６−２ａは、タイヤ赤道面Ｅに対し、傾斜角度αが１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内にあるということ、そして
図２に示すコード交差層の他方を形成する第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ及び図３に示すコード交差層の他方を形成する第三番目のコード層６−３のコード６−３ａも、タイヤ赤道面Ｅに対し、傾斜角度βが１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内にある、ということである。
【００２２】
これに対し、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、この残余２層に最も近く位置する側のコード交差層のコード傾斜角度α、βを測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面Ｅに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内のコード傾斜角度γ、δを有するものとする。
【００２３】
これを、前記同様に図２、３に基づき詳述すれば、
まず図２において、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、第三番目のコード層６−３と第四番目のコード層６−４であり、第三番目のコード層６−３及び第四番目のコード層６−４のいずれの層に対しても最も近く位置するコード交差層は第二番目のコード層６−２であり、よって、第三番目のコード層６−３のコード６−３ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度γと、第四番目のコード層６−４のコード６−４ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度δとは、いずれも、第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ傾斜角度βを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということである。
【００２４】
次に図３において、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、第一番目のコード層６−１と第四番目の最外コード層６−４であり、第一番目のコード層６−１に最も近く位置するコード交差層は第二番目のコード層６−２であり、よって、第一番目のコード層６−１のコード６−１ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度γは、第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ傾斜角度αを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということであり、
第四番目の最外コード層６−４に最も近く位置するコード交差層は第三番目のコード層６−３であり、よって、第四番目のコード層６−４のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度δは、第三番目のコード層６−３のコード６−３ａ傾斜角度βを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということである。
【００２５】
さて、２層のコード交差層における各層コードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βを１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内とする一方、コード交差層を除く残余２層のコード層は、該層に最も近く位置する側のコード交差層のコード傾斜角度測定方向と同方向に測って、タイヤ赤道面Ｅに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内のコード傾斜角度γ、δを有することにより、図２及び図３に示すように、タイヤに内圧を充てんした際にベルト６に生じるトレッド部３の周方向張力Ｆｘ（集中力として示す）は、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βが小さなコード交差層が主として負担し、最外コード層６−４を含む残余２層のコード層が負担すべき張力を大幅に減少させることができる。
【００２６】
このことにより、荷重負荷の下で転動するタイヤのトレッド部３が鋭利な角縁を有する砕石や小岩石などの異物に乗り上げたとき、たとえ角縁がトレッドゴム８（図１参照）を貫通してベルト６に達したとしても、最外コード層６−４のコード６−４ａは、作用する張力が小さいため大きな残留切断抵抗力を有し、その結果コード６−４ａは切れ難くなり、ベルト６の耐カット性は顕著に向上する。
【００２７】
また、図２、３を参照して、タイヤに内圧を充てんしたとき、ベルト６に生じる張力Ｆｘにより、ベルト６はタイヤの放射方向外側に張り出す傾向を有し、その結果ベルト６は全体として２個の矢印で示す幅方向内側に収縮し、ベルト６の各層６−１、６−２、６−３、６−４のコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ、６−４ａはそれぞれ、傾斜角度α、β、、γ、δが減少する方向へ変化しようとする。しかしこのベルト６の構成下では、コード交差層を除く残余２層のコードは、それら傾斜角度γ、δが、２層のコード交差層のコード傾斜角度α、βに比し著しく大きいため、傾斜角度減少度合いがコード交差層コードに比し極めて少なく、その結果、残余２層のコード層は幅方向への収縮が生じ難い傾向を示す。
【００２８】
このことは、残余２層のコード層がコード交差層の幅方向収縮を抑制するように働くことに外ならず、それというのも残余２層のコードがコード交差層に対し、いわばつっかえ棒のような作用を及ぼしているからである。幅方向収縮を抑制されるコード交差層はトレッド部３の周方向剛性を増大させ、その結果、ベルト６を備えるタイヤは、コーナリングパワ（以下ＣＰという）が向上して、従来の４層構成ベルト２０（図７参照）を備えるタイヤと同等以上のコーナリング性能を発揮することができる。さらにコード交差層の周方向剛性増大は、タイヤへの内圧充てん時のタイヤの径成長を抑制し、この抑制はベルト６の端部、特にコード交差層端部の耐セパレーション性向上に大きく貢献する。
【００２９】
なお２層のコード交差層それぞれのコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βは、互いにほぼ等しくするのが、２層のコードに均等に張力を負担させる上で好ましい。またコード交差層コードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を１０〜２５°の範囲内としたのは、傾斜角度が１０°未満ではコード交差層端部に生じる層間せん断ひずみが大きくなり過ぎ、この端部にセパレーション故障を発生し易くする一方、コード傾斜角度が２５°を超えると内圧充てんタイヤでベルト６に作用する張力Ｆｘにより、残余２層のコード層の幅方向収縮抑制が十分に効果を発揮することができなくなり、コード交差層としての周方向剛性が著しく低下してＣＰ特性の劣化と耐セパレーション性低下とをもたらすからである。
【００３０】
さらに、図１１にベルト６を備えるタイヤと、従来の４層構成のベルト２０（図７参照）を備えるタイヤのＣＰ特性の比較線図を示すように、ベルト６の最外コード層６−４のコード６−４ａの傾斜角度δを種々に変えたとき、従来タイヤのＣＰを１００とする指数で示すレベル以上のＣＰ指数を示す傾斜角度δが適正範囲であり、この適正傾斜角度δは４５〜１１５°の範囲内であることが分かる。
【００３１】
傾斜角度δが４５°未満でも傾斜角度δが１１５°を超えても従来タイヤよりＣＰ特性が低下するので不可である。このことから、最外コード層６−４のコード６−４ａが、コード交差層の幅方向収縮に対しつっかえ棒状の役を果し、コード交差層の周方向剛性を高めていることが裏付けられる。同じことが残余２層のうち、図２に示す第三番目のコード層６−３のコード６−３ａの傾斜角度γについても、図３に示す第一番目のコード層６−１のコード６−１ａの傾斜角度γについても言えることを確かめている。よって、図２に示すベルト６の残余２層のコード層６−３、６−４のコード６−３ａ、６−４ａの傾斜角度γ、δは同方向、同角度とするのが生産性の点で有利である。
【００３２】
また、第四番目の最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂは、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率を有するのが適合する。この圧縮弾性率は先に述べた測定方法に従い求めた値である。
【００３３】
以下、圧縮弾性率の値が２００kgf/cm2 以上である作用効果を説明する。
すなわち、図８に荷重負荷の下で転動する従来のタイヤ（図７に断面を示すタイヤ）の正面の一部を模式図として示すように、タイヤのトレッド部１３が路面３０上に存在する、ある程度大きな砕石又は岩石などの突起異物３１に乗り上げたとき、ベルト２０には矢印３２の向きの曲げ力が作用する結果、最外コード層である第四コード層２８のコードは局部的な座屈（バックリング）現象が生じ、このコード座屈が繰り返し生じる結果、コードの疲労が進み、結局コード折れに至る故障も見られる。
【００３４】
比較的大きな砕石や岩石などの異物が散在する路面上をタイヤが転動し、これら大きな異物に乗り上げたとき、図８に基づき説明したように、ベルト６の最外コード層６−４は大きな曲率での曲げ変形が強いられる結果、局所的に大きな圧縮力が作用し、最外コード層６−４のコード６−４ａには座屈が生じるところ、最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂには２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを適用することにより、被覆ゴム６−４ｂの圧縮抵抗力を増大させ、最外コード層６−４のコード６−４ａの座屈変形を回避させることが可能となる。
【００３５】
その結果、タイヤが比較的大きな砕石や岩石などの異物にしばしば乗り上げても、最外コード層６−４のコード６−４ａの座屈疲労による故障発生を阻止することができる。圧縮弾性率が２００kgf/cm2 未満ではこの効果が不十分であり、不可である。
【００３６】
また、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂに適用することにより、トレッド部３の接地面におけるベルト６の接地面内曲げ剛性が増加し、その結果、ＣＰ特性の向上に貢献する。
【００３７】
また好適実施形態として、図４及び図５に示すように、コード交差層６−１、６−２（図２参照）及びコード交差層６−２、６−３（図３参照）の少なくとも一方のコード層の幅方向端部に、これを包み込むシート状エンドカバーゴム１０を配設する。エンドカバーゴム１０を備えるコード交差層端部のタイヤ半径方向（以下半径方向という）内面１１ａ及び半径方向外面１１ｂの少なくとも一方面、図示例は両内外面１１ａ、１１ｂは、コード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの存在位置で山部を形成し、層内で互いに隣り合うコード６ａ、７ａ間位置で谷部を形成する。
【００３８】
これに合わせ、エンドカバーゴム１０の表面１２も山１２ａと谷１２ｂとの波状面を有する。山１２ａはコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの存在位置１３に対応し、谷１２ｂは互いに隣り合うコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ間位置１４に対応する。山１２ａと谷１２ｂとの相互間高低差Ｈは０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内とする。この高低差Ｈを設けることにより、コード交差層を形成するコード層６−１、６−２（図２参照）及びコード層６−２、６−３（図３参照）６それぞれの端部のセパレーション発生を抑制することに大きく寄与する。ここで、エンドカバーゴム１０の５０％モジュラスは、ベルト６のコード層の被覆ゴムの５０％モジュラスより大きく、好適には１．２倍以上である。
【００３９】
エンドカバーゴム１０の表面における山１２ａと谷１２ｂとの高低差Ｈを０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内としたのは、高低差Ｈが０．０５ｍｍ未満ではコード交差層９端部のセパレーション発生の抑制効果が実用上殆どなく、高低差Ｈが０．２５ｍｍを超えるようにすると、未加硫タイヤ成型時において、ベルトのコード層部材を互いに張合わせるとき、製品タイヤで谷１２ｂとなる凹部に多量の空気を包み込み、この空気包み込み部分は未加硫タイヤの加硫成型によっても互い接着せず、この部分からセパレーションが発生するので、いずれも不可である。
【００４０】
コード交差層端部の内面１１ａ及び外面１１ｂと、エンドカバーゴム１０の表面１２とを波形にくせ付けする方法は、例えば、ベルト６のコード交差層となる未加硫コード層部材の長尺コード層部材をカレンダロールにより製造する際に用いるスチールコードを配列方向に並べ揃える櫛ロールと同様なロールを用い、所定寸法に切り揃えた未加硫ゴム被覆コード層部材の少なくとも端部をその少なくとも一方面を押圧するか、又はコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの未加硫被覆ゴムのゲージを薄くするか、いずれかで波形を形成する。なお後者の方法を用いる場合、被覆ゴムゲージが薄過ぎると未加硫部材段階で６−１ａ、６−２ａ、６−３ａが露出し易くなるため、これを考慮してゲージを設定する。
【００４１】
また、図６に示すように、エンドカバーゴム１０の代わりに、２層から成るコード交差層の少なくとも一方のコード層の幅端面に、コード層全周にわたるゴム層１５を接合させる。このゴム層１５を設けることによりコード交差層のコード６−１ａ端、６−２ａ端、６−３ａ端のトレッドゴム８内への突出を解消することができ、コード交差層端部の耐セパレーション性向上に寄与させる。このときゴム層１５の幅ａは０．０５〜５．００ｍｍの範囲内とする。
【００４２】
ゴム層１５の幅ａを０．０５〜５．００ｍｍの範囲内とするのは、幅ａが０．０５ｍｍ未満ではセパレーション故障発生の抑制効果が小さくなり過ぎ、幅ａが５．００ｍｍを超えるようにしようとすれば、未加硫タイヤ成型に当り、２層のコード交差層の未加硫コード層部材を成型ドラム上に供給するための送り出し装置から未加硫コード層部材を送りだすとき、ゴム層１５となるべき未加硫ゴム部材が垂れ下がり、又は捲れ上がりなど、作業性を損ねる問題が発生するので、いずれも不可である。
【００４３】
ゴム層１５を設ける場合にはエンドカバーゴム１０を配設せずとも良いが、ゴム層１５とエンドカバーゴム１０の双方を適用することもできる。双方適用の場合には、必ずしも先に述べたエンドカバーゴム１０の表面１２を波状表面１２ａ、１２ｂとする必要はない。なお生産性の点でゴム層１５は、コード交差層のコード被覆ゴムと同一配合組成ゴムとするのが好ましい。この場合ゴム層１５によりコード交差層のコード６−１ａ端、６−２ａ端、６−３ａ端を同一ゴムで保護することができ、耐セパレーション性向上の点で有利である。
【００４４】
【実施例】
トラック及びバス用ラジアルプライタイヤで、サイズが１１Ｒ２２．５（チューブレス）であり、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２との幅関係が異なる他は図１に示す構成に従い、図２に示すベルト６の構成を有する実施例１〜１４のタイヤを準備した。
【００４５】
カーカス５は１プライであり、このカーカスプライは、（３＋９＋１５）×０．１７５のスチールコードのラジアル配列のゴム被覆になり、ベルト６は４層のコード層６−１、６−２、６−３、６−４の構成に成り、実施例１〜１４のタイヤは、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２とでコード交差層を形成する。
コード層６−１、６−２、６−３、６−４のコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ、６−４ａはいずれも１×０．３４＋６×０．３４のスチールコードであり、コード打込数は１８．０本／５０ｍｍである。
【００４６】
また、各実施例タイヤの性能評価のため、実施例１〜１４のタイヤに対し従来例タイヤ１及び比較例１〜５のタイヤを準備した。
従来例タイヤ及び各比較例タイヤは、比較評価対象の各実施例タイヤとベルト６の構成を除く他は全て合わせた。
【００４７】
ベルト６の各コード層のコード傾斜角度α（°）、β（°）、γ（°）、δ（°）と配列方向（Ｒ、Ｌ）、最外コード層６−４のコード被覆ゴム６−４ｂの圧縮弾性率（kgf/cm2）、エンドカバーゴム１０の高低差Ｈ（ｍｍ）及びゴム層１５の幅ａ（ｍｍ）の値を、実施例１〜１４のタイヤ、従来例タイヤ１及び比較例１〜５のタイヤをグループとして表１に示す。
表１には、第一番目のコード層６−１を符号１Ｂで、第二番目のコード層６−２を符号２Ｂで、第三番目のコード層６−３を符号３Ｂで、そして第四番目の最外コード層６−４を符号４Ｂで簡略化して記載した。また傾斜角度の前にコード配列方向Ｒ、Ｌの符号を付した。
【００４９】
【表１】
【００５０】
実施例１〜１４のタイヤ、従来例１のタイヤ及び比較例１〜５のタイヤをグループとして、ベルトのカット試験、最外コード層のコード折れ（折損）試験及びコード交差層の耐セパレーション性試験（耐久性試験）と、またＣＰ測定によるコーナリング性能試験とを実施した。以下これらの試験方法を述べる。
【００５１】
ベルトのカット試験；
タイヤの赤道面Ｅにもっとも近いトレッドゴム陸部に、９０°の角度の先端部をもつスチール製の充てん物を噛み込ませて、いわゆる「石噛み状態」としたタイヤに、７．５kgf/cm2の内圧を充てんし、荷重２７５０kgf／本を負荷させた状態で２万km走行させ、その後、このタイヤを解剖し、最外コード層のコードが切断されているか否かを調べ、コード切断の有無で耐久性を評価した。表１に「あり」、「なし」を記載した。
【００５２】
最外コード層のコード折れ試験；
半径３０ｍｍの半球をドラム試験機のドラム表面に固着し、この半球を、充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgfのタイヤのほぼトレッド部中央のトレッドゴム陸部に位置させた状態で、１万km走行させた後、タイヤを解剖に付し、最外コード層のコードが折れているか否かを調べ、コード折れの有無で耐久性を評価した。表１に「あり」、「なし」を記載した。
【００５３】
コード交差層の耐久性試験；
充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgf、横力０．３ｇ（重力加速度）を作用させた状態で１０００km走行させた後、タイヤを解剖に付し、コード交差層の端部に発生している亀裂長さを測定し、亀裂長さの逆数により耐久性を評価した。表１に評価結果を示す。なお表１に示す数値は従来例タイヤ１の値を１００とする指数であり、数値が大なるほど良い。
【００５４】
コーナリング性能試験；
充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgfの条件としたタイヤ車輪（リムサイズは８．２５）をドラム試験機のドラム上で走行させ、スリップ角度を１〜４°の範囲で１°宛増加させ、各角度で測定したコーナリングフォースからＣＰを算出し、ＣＰの平均値からコーナリング性能を評価した。表１に評価結果を示す。数値は従来例タイヤを１００とする指数にてあらわし、数値は大なるほど良い。
【００５５】
表１に示す結果から、実施例１〜１４のタイヤ、試験Ａ、Ｂでは最外コード層６−４のコード６−４ａは切断も折損もなく健全な状態を保持しており、また試験Ｃでは従来例タイヤ１と同等以上の耐久性を有し、さらに試験Ｄでも従来例タイヤ１と同等以上のＣＰ特性を有していることが分かる。
これに対し、従来例タイヤ１は、試験Ａにて最外コード層のコード切断が生じ、比較例１〜５のタイヤでは、最外コード層のコードの切断又は折損、コード交差層の耐久性及びコーナリング性能の少なくとも一つの性能が従来例タイヤ１対比劣っていることが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜５に記載した発明によれば、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などタイヤに求められる諸性能は従来タイヤ同等以上の優れたレベルを保持して、悪路走行における、ベルトの耐カット性及びベルトコード層コードの耐折損性の双方を含めたタイヤ全体としてのベルトの耐久性を大幅に向上させることが可能な、長寿命重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤ例の断面図である。
【図２】 図１に示すタイヤのステップダウンカットのベルトの展開図である。
【図３】 図２とは異なるタイヤのステップダウンカットのベルトの展開図である。
【図４】 この発明によるベルトのコード交差層１層の端部斜視図である。
【図５】 図４に示すコード交差層１層の端部拡大断面図である。
【図６】 この発明によるベルトの他のコード交差層１層の端部斜視図である。
【図７】 従来タイヤの要部左半断面図である。
【図８】 大きな異物に乗り上げたときのタイヤのベルト変形状態の説明図である。
【図９】 この発明によるゴムの圧縮弾性率測定用治具の斜視図である。
【図１０】 図６に示す治具を装着した圧縮試験機の正面図である。
【図１１】 この発明による最外コード層のコード傾斜角度とＣＰとの関係をあらわす線図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
６−１ 第一番目のコード層
６−１ａ 第一番目コード層コード
６−２ 第二番目のコード層
６−２ａ 第二番目コード層コード
６−３ 第三番目のコード層
６−３ａ 第三番目コード層コード
６−４ 最外コード層
６−４ａ 最外コード層コード
６−４ｂ 最外コード層コード被覆ゴム
７ スティフナーゴム
８ トレッドゴム
１０ エンドカバーゴム
１１ａ エンドカバーゴム内面
１１ｂ エンドカバーゴム外面
１２ エンドカバーゴム表面
１２ａ エンドカバーゴム山
１２ｂ エンドカバーゴム谷
１３ コード存在位置
１４ コード間位置
１５ ゴム層
Ｅ タイヤ赤道面
α、β、γ、δ ベルトコード層コードの傾斜角度
Ｈ エンドカバーゴム波の高低差
ａ ゴム層幅
Ｆｘ 張力
【発明の属する技術分野】
この発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、より詳細にはトラック及びバスなどの重車両の使途に供するタイヤに関し、特に、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などの諸性能を優位に保持した上で、トレッド部の耐カット性、なかでもベルトの耐カット性を向上させ、悪路走行での耐久性を高めた長寿命な重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック及びバスなどの重車両に使用する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、図７に示すように、一般に、トレッド部１３のベルト２０は４層のゴム被覆コード層２１〜２４により構成し、カーカス５に最も近く位置する第一コード層２１のコードは、タイヤ赤道面Ｅに対して比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層２２及び第三コード２３それぞれのコードは、タイヤ赤道面Ｅを挟んで交差する配列とし、この故をもって第二コード層２２及び第三コード２３はコード交差層２５と呼び、コード交差層２５各層のコードはタイヤ赤道面Ｅに対し比較的小さな傾斜角度で配列し、そして第四コード層２４のコードは、第三コード層２３のコードと同じ向きの配列とし、かつ傾斜角度も第三コード層２３のコードとほぼ同じとする。なおベルト２０のコード層２１〜２４のコードにはスチールコードを適用するものであり、以下同じである。
【０００３】
比較的小さな傾斜角度でコードが交差するコード交差層を有するベルトを備えるタイヤは、悪路、例えば砕石や小岩石などが散在する悪路乃至不整地を荷重負荷の下で転動すると、トレッド部は、砕石や小岩石などの鋭い角縁部を踏みつけ、砕石や小岩石などによりベルトに達するカット傷を受け易い。そのため、カットによるベルト損傷が致命傷となるのを少しでも回避することを狙い、ベルトのカット受傷を最外コード層の第四コード層で止めるようにと、上記のベルト２０のように、第四コード層２４のコードを第三コード層２３のコードと同方向配列とし、第四コード層の主たる役割を保護層とする構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のベルト２０を備えるタイヤについて実際に検証した結果、この種のタイヤのベルト２０は、交差コード層２５を形成する第二コード層２２と第三コード層２３とのコード交差角度が小さいため、タイヤに所定内圧を充てんした際、第二及び第三コード層２２、２３の各層のコードには大きな張力が作用するのみならず、第四コード層２４のコードの張力負担も大きく、そのため、第四コード層２４のコードの、砕石や小岩石などの異物によるカット入力に対抗する余力が著しく減少し、その結果、第四コード層２４は、異物進入に対しコード切れを十分に抑制することができず、保護層としての役目を十分に果たすことができないことが分かった。
【０００５】
以上述べたように、悪路や不整地を走行する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、ベルトの耐久性やコーナリング性能を必要なレベルに保持するため、砕石又は岩石などの比較的小さな異物による耐カット性の不足問題を抱えているのが現状である。
【０００６】
従って、この発明の請求項１〜５に記載した発明は、ベルトを４層のコード層で構成することを前提とし、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などタイヤに求められる諸性能は従来タイヤと同等以上の優れたレベルを保持した上で、悪路走行におけるベルトの耐カット性と、ベルトの最外コード層コードの耐疲労性との双方を同時に大幅に向上させることができる、長寿命な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この出願の請求項１に記載した発明は、一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは４層のゴム被覆コード層を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
ベルトのカーカスプライ側３層のコード層のうち、互いに隣接する２層はコード交差層から成り、該コード交差層の各層のコードは、タイヤ赤道面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、
ベルトのコード交差層を除く残余の２層のコード層は、該層に最も近く位置する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有するとともに、
上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第一番目のコード層と第二番目のコード層であり、ベルトの第四番目の最外コード層は、該層と隣接する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【０００８】
請求項１に記載した発明を実施するに当り、実際上の好適ベルト構成のその一は、請求項２に記載した発明のように、上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第一番目のコード層と第二番目のコード層であり、ベルトの第四番目の最外コード層は、該層と隣接する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有するタイヤである。
【０００９】
また、実際上の好適ベルト構成のその二は、請求項３に記載した発明のように、上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第二番目のコード層と第三番目のコード層とするタイヤである。
【００１０】
また、請求項１に記載した発明に関し、タイヤ生産性に寄与するベルト構成として、請求項２に記載した発明のように、カーカスプライから数えて第三番目のコード層と、第四番目の最外コード層とのコード傾斜角度が同一であるのが良い。
【００１１】
請求項１および２に記載した発明に共通して、請求項３に記載した発明のように、ベルトの第四番目の最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2以上の圧縮弾性率を有することが好ましい。
【００１２】
ここに上記の圧縮弾性率は以下に述べる方法に従い算出した値を用いるものとする。
すなわち、図９に示すように、直径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの円柱状の空洞部をもつ金属製、例えばスチール製の治具３３の空洞部にゴム試験片３４を隙間なく充てんし、この治具３３を、図１０に示すように、圧縮試験機３５にセットし、ゴム試験片３４の上下面に対し速度０．６ｍｍ／分で荷重Ｗを負荷させ、このときのゴム試験片３４の変位量をレーザー変位計３６で測定し、荷重Ｗと変位との関係から圧縮弾性率を算出する。
【００１３】
また、コード交差層の耐セパレーション性を向上させるには、請求項４に記載した発明のように、上記コード交差層の少なくとも一方のコード層端部は、該端部を包み込むシート状エンドカバーゴムを有し、該エンドカバーゴムを有するコード層端部の内外両面の少なくとも一方面は、コードの存在位置で山部を形成し、かつ隣り合うコード間位置で谷部を形成する波状面を有し、山谷相互間の高低差が０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内にあるものとする。
【００１４】
また、他の手段でコード交差層の耐セパレーション性を向上させるには、請求項５に記載した発明のように、上記コード交差層の少なくとも一方のコード層の幅端面と全周にわたり接合するゴム層を有し、該ゴム層の幅が０．０５〜５．００ｍｍの範囲内にあるものとする。
【００１５】
前述のカーカスのプライコード及びベルト各層のコードはいずれもスチールコードが適合する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態例を図１〜図３に基づき説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤの回転軸線を含む平面による断面図であり、
図２は、図１に示すタイヤのトレッドゴムを切り取り、ステップダウンカットを施したベルト展開図であり、
図３は、図１、２に示すベルトとは異なる構成を有する、図２同様のベルト展開図であり、
図４は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の層端部の斜視図であり、
図５は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の層端部の拡大断面図であり、
図６は、ベルトのコード交差層のいずれか一方の別の層端部の斜視図である。
【００１７】
図１において、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤという）は、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有する。また、タイヤは、一対のビード部１内に埋設したビードコア４相互間にわたり一対のビード部１、一対のサイドウォール部２及びトレッド部３を補強する１プライ以上、図示例は１プライのゴム被覆ラジアル配列スチールコード（以下コードという）のカーカス５と、カーカス５の外周でトレッド部３を強化するベルト６とを備える。なお図１に示す符号７はビード部１を補強するスティフナーゴムである。
【００１８】
図１〜図３において、ベルト６は４層のゴム被覆スチールコード（以下コードという）層により構成し、これら４層のコード層は、カーカス５のプライから数えて第一番目の層をコード層６−１、第二番目の層をコード層６−２、第三番目の層をコード層６−３、そして第四番目の最外コード層をコード層６−４と名付ける。
【００１９】
ここで、ベルト６の、カーカス５のプライ側３層のコード層６−１、６−２、６−３のうち、互いに隣接積層する２層はコード交差層を形成するものとし、図２に示すベルト６は、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２とでコード交差層を形成し、図３に示すベルト６は、第二番目のコード層６−２と第三番目のコード層６−３とでコード交差層を形成する。
ここにコード交差層とは、タイヤ赤道面Ｅを挟み、隣接２層それぞれのコードが異なる方向、すなわち、タイヤ正面からみて、右上がり方向（以下Ｒ方向という）と左上がり方向（以下Ｌ方向という）に配列され、互いに交差する積層構成と定義する。
【００２０】
ここに、ベルト６におけるコード交差層の各層のコードは、タイヤ赤道面Ｅに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜角度α、βを有することを要する。
【００２１】
これを図２、３に基づき詳述すれば、
図２に示すコード交差層の一方を形成する第一番目のコード層６−１のコード６−１ａ及び図３に示すコード交差層の一方を形成する第二番目のコード層６−２のコード６−２ａは、タイヤ赤道面Ｅに対し、傾斜角度αが１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内にあるということ、そして
図２に示すコード交差層の他方を形成する第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ及び図３に示すコード交差層の他方を形成する第三番目のコード層６−３のコード６−３ａも、タイヤ赤道面Ｅに対し、傾斜角度βが１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内にある、ということである。
【００２２】
これに対し、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、この残余２層に最も近く位置する側のコード交差層のコード傾斜角度α、βを測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面Ｅに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内のコード傾斜角度γ、δを有するものとする。
【００２３】
これを、前記同様に図２、３に基づき詳述すれば、
まず図２において、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、第三番目のコード層６−３と第四番目のコード層６−４であり、第三番目のコード層６−３及び第四番目のコード層６−４のいずれの層に対しても最も近く位置するコード交差層は第二番目のコード層６−２であり、よって、第三番目のコード層６−３のコード６−３ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度γと、第四番目のコード層６−４のコード６−４ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度δとは、いずれも、第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ傾斜角度βを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということである。
【００２４】
次に図３において、ベルト６のコード交差層を除く残余の２層のコード層は、第一番目のコード層６−１と第四番目の最外コード層６−４であり、第一番目のコード層６−１に最も近く位置するコード交差層は第二番目のコード層６−２であり、よって、第一番目のコード層６−１のコード６−１ａのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度γは、第二番目のコード層６−２のコード６−２ａ傾斜角度αを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということであり、
第四番目の最外コード層６−４に最も近く位置するコード交差層は第三番目のコード層６−３であり、よって、第四番目のコード層６−４のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度δは、第三番目のコード層６−３のコード６−３ａ傾斜角度βを測る向き（矢印方向）と同じ向き（矢印方向）に測って、４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内にある、ということである。
【００２５】
さて、２層のコード交差層における各層コードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βを１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内とする一方、コード交差層を除く残余２層のコード層は、該層に最も近く位置する側のコード交差層のコード傾斜角度測定方向と同方向に測って、タイヤ赤道面Ｅに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内のコード傾斜角度γ、δを有することにより、図２及び図３に示すように、タイヤに内圧を充てんした際にベルト６に生じるトレッド部３の周方向張力Ｆｘ（集中力として示す）は、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βが小さなコード交差層が主として負担し、最外コード層６−４を含む残余２層のコード層が負担すべき張力を大幅に減少させることができる。
【００２６】
このことにより、荷重負荷の下で転動するタイヤのトレッド部３が鋭利な角縁を有する砕石や小岩石などの異物に乗り上げたとき、たとえ角縁がトレッドゴム８（図１参照）を貫通してベルト６に達したとしても、最外コード層６−４のコード６−４ａは、作用する張力が小さいため大きな残留切断抵抗力を有し、その結果コード６−４ａは切れ難くなり、ベルト６の耐カット性は顕著に向上する。
【００２７】
また、図２、３を参照して、タイヤに内圧を充てんしたとき、ベルト６に生じる張力Ｆｘにより、ベルト６はタイヤの放射方向外側に張り出す傾向を有し、その結果ベルト６は全体として２個の矢印で示す幅方向内側に収縮し、ベルト６の各層６−１、６−２、６−３、６−４のコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ、６−４ａはそれぞれ、傾斜角度α、β、、γ、δが減少する方向へ変化しようとする。しかしこのベルト６の構成下では、コード交差層を除く残余２層のコードは、それら傾斜角度γ、δが、２層のコード交差層のコード傾斜角度α、βに比し著しく大きいため、傾斜角度減少度合いがコード交差層コードに比し極めて少なく、その結果、残余２層のコード層は幅方向への収縮が生じ難い傾向を示す。
【００２８】
このことは、残余２層のコード層がコード交差層の幅方向収縮を抑制するように働くことに外ならず、それというのも残余２層のコードがコード交差層に対し、いわばつっかえ棒のような作用を及ぼしているからである。幅方向収縮を抑制されるコード交差層はトレッド部３の周方向剛性を増大させ、その結果、ベルト６を備えるタイヤは、コーナリングパワ（以下ＣＰという）が向上して、従来の４層構成ベルト２０（図７参照）を備えるタイヤと同等以上のコーナリング性能を発揮することができる。さらにコード交差層の周方向剛性増大は、タイヤへの内圧充てん時のタイヤの径成長を抑制し、この抑制はベルト６の端部、特にコード交差層端部の耐セパレーション性向上に大きく貢献する。
【００２９】
なお２層のコード交差層それぞれのコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度α、βは、互いにほぼ等しくするのが、２層のコードに均等に張力を負担させる上で好ましい。またコード交差層コードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を１０〜２５°の範囲内としたのは、傾斜角度が１０°未満ではコード交差層端部に生じる層間せん断ひずみが大きくなり過ぎ、この端部にセパレーション故障を発生し易くする一方、コード傾斜角度が２５°を超えると内圧充てんタイヤでベルト６に作用する張力Ｆｘにより、残余２層のコード層の幅方向収縮抑制が十分に効果を発揮することができなくなり、コード交差層としての周方向剛性が著しく低下してＣＰ特性の劣化と耐セパレーション性低下とをもたらすからである。
【００３０】
さらに、図１１にベルト６を備えるタイヤと、従来の４層構成のベルト２０（図７参照）を備えるタイヤのＣＰ特性の比較線図を示すように、ベルト６の最外コード層６−４のコード６−４ａの傾斜角度δを種々に変えたとき、従来タイヤのＣＰを１００とする指数で示すレベル以上のＣＰ指数を示す傾斜角度δが適正範囲であり、この適正傾斜角度δは４５〜１１５°の範囲内であることが分かる。
【００３１】
傾斜角度δが４５°未満でも傾斜角度δが１１５°を超えても従来タイヤよりＣＰ特性が低下するので不可である。このことから、最外コード層６−４のコード６−４ａが、コード交差層の幅方向収縮に対しつっかえ棒状の役を果し、コード交差層の周方向剛性を高めていることが裏付けられる。同じことが残余２層のうち、図２に示す第三番目のコード層６−３のコード６−３ａの傾斜角度γについても、図３に示す第一番目のコード層６−１のコード６−１ａの傾斜角度γについても言えることを確かめている。よって、図２に示すベルト６の残余２層のコード層６−３、６−４のコード６−３ａ、６−４ａの傾斜角度γ、δは同方向、同角度とするのが生産性の点で有利である。
【００３２】
また、第四番目の最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂは、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率を有するのが適合する。この圧縮弾性率は先に述べた測定方法に従い求めた値である。
【００３３】
以下、圧縮弾性率の値が２００kgf/cm2 以上である作用効果を説明する。
すなわち、図８に荷重負荷の下で転動する従来のタイヤ（図７に断面を示すタイヤ）の正面の一部を模式図として示すように、タイヤのトレッド部１３が路面３０上に存在する、ある程度大きな砕石又は岩石などの突起異物３１に乗り上げたとき、ベルト２０には矢印３２の向きの曲げ力が作用する結果、最外コード層である第四コード層２８のコードは局部的な座屈（バックリング）現象が生じ、このコード座屈が繰り返し生じる結果、コードの疲労が進み、結局コード折れに至る故障も見られる。
【００３４】
比較的大きな砕石や岩石などの異物が散在する路面上をタイヤが転動し、これら大きな異物に乗り上げたとき、図８に基づき説明したように、ベルト６の最外コード層６−４は大きな曲率での曲げ変形が強いられる結果、局所的に大きな圧縮力が作用し、最外コード層６−４のコード６−４ａには座屈が生じるところ、最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂには２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを適用することにより、被覆ゴム６−４ｂの圧縮抵抗力を増大させ、最外コード層６−４のコード６−４ａの座屈変形を回避させることが可能となる。
【００３５】
その結果、タイヤが比較的大きな砕石や岩石などの異物にしばしば乗り上げても、最外コード層６−４のコード６−４ａの座屈疲労による故障発生を阻止することができる。圧縮弾性率が２００kgf/cm2 未満ではこの効果が不十分であり、不可である。
【００３６】
また、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを最外コード層６−４のコード６−４ａの被覆ゴム６−４ｂに適用することにより、トレッド部３の接地面におけるベルト６の接地面内曲げ剛性が増加し、その結果、ＣＰ特性の向上に貢献する。
【００３７】
また好適実施形態として、図４及び図５に示すように、コード交差層６−１、６−２（図２参照）及びコード交差層６−２、６−３（図３参照）の少なくとも一方のコード層の幅方向端部に、これを包み込むシート状エンドカバーゴム１０を配設する。エンドカバーゴム１０を備えるコード交差層端部のタイヤ半径方向（以下半径方向という）内面１１ａ及び半径方向外面１１ｂの少なくとも一方面、図示例は両内外面１１ａ、１１ｂは、コード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの存在位置で山部を形成し、層内で互いに隣り合うコード６ａ、７ａ間位置で谷部を形成する。
【００３８】
これに合わせ、エンドカバーゴム１０の表面１２も山１２ａと谷１２ｂとの波状面を有する。山１２ａはコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの存在位置１３に対応し、谷１２ｂは互いに隣り合うコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ間位置１４に対応する。山１２ａと谷１２ｂとの相互間高低差Ｈは０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内とする。この高低差Ｈを設けることにより、コード交差層を形成するコード層６−１、６−２（図２参照）及びコード層６−２、６−３（図３参照）６それぞれの端部のセパレーション発生を抑制することに大きく寄与する。ここで、エンドカバーゴム１０の５０％モジュラスは、ベルト６のコード層の被覆ゴムの５０％モジュラスより大きく、好適には１．２倍以上である。
【００３９】
エンドカバーゴム１０の表面における山１２ａと谷１２ｂとの高低差Ｈを０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内としたのは、高低差Ｈが０．０５ｍｍ未満ではコード交差層９端部のセパレーション発生の抑制効果が実用上殆どなく、高低差Ｈが０．２５ｍｍを超えるようにすると、未加硫タイヤ成型時において、ベルトのコード層部材を互いに張合わせるとき、製品タイヤで谷１２ｂとなる凹部に多量の空気を包み込み、この空気包み込み部分は未加硫タイヤの加硫成型によっても互い接着せず、この部分からセパレーションが発生するので、いずれも不可である。
【００４０】
コード交差層端部の内面１１ａ及び外面１１ｂと、エンドカバーゴム１０の表面１２とを波形にくせ付けする方法は、例えば、ベルト６のコード交差層となる未加硫コード層部材の長尺コード層部材をカレンダロールにより製造する際に用いるスチールコードを配列方向に並べ揃える櫛ロールと同様なロールを用い、所定寸法に切り揃えた未加硫ゴム被覆コード層部材の少なくとも端部をその少なくとも一方面を押圧するか、又はコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａの未加硫被覆ゴムのゲージを薄くするか、いずれかで波形を形成する。なお後者の方法を用いる場合、被覆ゴムゲージが薄過ぎると未加硫部材段階で６−１ａ、６−２ａ、６−３ａが露出し易くなるため、これを考慮してゲージを設定する。
【００４１】
また、図６に示すように、エンドカバーゴム１０の代わりに、２層から成るコード交差層の少なくとも一方のコード層の幅端面に、コード層全周にわたるゴム層１５を接合させる。このゴム層１５を設けることによりコード交差層のコード６−１ａ端、６−２ａ端、６−３ａ端のトレッドゴム８内への突出を解消することができ、コード交差層端部の耐セパレーション性向上に寄与させる。このときゴム層１５の幅ａは０．０５〜５．００ｍｍの範囲内とする。
【００４２】
ゴム層１５の幅ａを０．０５〜５．００ｍｍの範囲内とするのは、幅ａが０．０５ｍｍ未満ではセパレーション故障発生の抑制効果が小さくなり過ぎ、幅ａが５．００ｍｍを超えるようにしようとすれば、未加硫タイヤ成型に当り、２層のコード交差層の未加硫コード層部材を成型ドラム上に供給するための送り出し装置から未加硫コード層部材を送りだすとき、ゴム層１５となるべき未加硫ゴム部材が垂れ下がり、又は捲れ上がりなど、作業性を損ねる問題が発生するので、いずれも不可である。
【００４３】
ゴム層１５を設ける場合にはエンドカバーゴム１０を配設せずとも良いが、ゴム層１５とエンドカバーゴム１０の双方を適用することもできる。双方適用の場合には、必ずしも先に述べたエンドカバーゴム１０の表面１２を波状表面１２ａ、１２ｂとする必要はない。なお生産性の点でゴム層１５は、コード交差層のコード被覆ゴムと同一配合組成ゴムとするのが好ましい。この場合ゴム層１５によりコード交差層のコード６−１ａ端、６−２ａ端、６−３ａ端を同一ゴムで保護することができ、耐セパレーション性向上の点で有利である。
【００４４】
【実施例】
トラック及びバス用ラジアルプライタイヤで、サイズが１１Ｒ２２．５（チューブレス）であり、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２との幅関係が異なる他は図１に示す構成に従い、図２に示すベルト６の構成を有する実施例１〜１４のタイヤを準備した。
【００４５】
カーカス５は１プライであり、このカーカスプライは、（３＋９＋１５）×０．１７５のスチールコードのラジアル配列のゴム被覆になり、ベルト６は４層のコード層６−１、６−２、６−３、６−４の構成に成り、実施例１〜１４のタイヤは、第一番目のコード層６−１と第二番目のコード層６−２とでコード交差層を形成する。
コード層６−１、６−２、６−３、６−４のコード６−１ａ、６−２ａ、６−３ａ、６−４ａはいずれも１×０．３４＋６×０．３４のスチールコードであり、コード打込数は１８．０本／５０ｍｍである。
【００４６】
また、各実施例タイヤの性能評価のため、実施例１〜１４のタイヤに対し従来例タイヤ１及び比較例１〜５のタイヤを準備した。
従来例タイヤ及び各比較例タイヤは、比較評価対象の各実施例タイヤとベルト６の構成を除く他は全て合わせた。
【００４７】
ベルト６の各コード層のコード傾斜角度α（°）、β（°）、γ（°）、δ（°）と配列方向（Ｒ、Ｌ）、最外コード層６−４のコード被覆ゴム６−４ｂの圧縮弾性率（kgf/cm2）、エンドカバーゴム１０の高低差Ｈ（ｍｍ）及びゴム層１５の幅ａ（ｍｍ）の値を、実施例１〜１４のタイヤ、従来例タイヤ１及び比較例１〜５のタイヤをグループとして表１に示す。
表１には、第一番目のコード層６−１を符号１Ｂで、第二番目のコード層６−２を符号２Ｂで、第三番目のコード層６−３を符号３Ｂで、そして第四番目の最外コード層６−４を符号４Ｂで簡略化して記載した。また傾斜角度の前にコード配列方向Ｒ、Ｌの符号を付した。
【００４９】
【表１】
実施例１〜１４のタイヤ、従来例１のタイヤ及び比較例１〜５のタイヤをグループとして、ベルトのカット試験、最外コード層のコード折れ（折損）試験及びコード交差層の耐セパレーション性試験（耐久性試験）と、またＣＰ測定によるコーナリング性能試験とを実施した。以下これらの試験方法を述べる。
【００５１】
ベルトのカット試験；
タイヤの赤道面Ｅにもっとも近いトレッドゴム陸部に、９０°の角度の先端部をもつスチール製の充てん物を噛み込ませて、いわゆる「石噛み状態」としたタイヤに、７．５kgf/cm2の内圧を充てんし、荷重２７５０kgf／本を負荷させた状態で２万km走行させ、その後、このタイヤを解剖し、最外コード層のコードが切断されているか否かを調べ、コード切断の有無で耐久性を評価した。表１に「あり」、「なし」を記載した。
【００５２】
最外コード層のコード折れ試験；
半径３０ｍｍの半球をドラム試験機のドラム表面に固着し、この半球を、充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgfのタイヤのほぼトレッド部中央のトレッドゴム陸部に位置させた状態で、１万km走行させた後、タイヤを解剖に付し、最外コード層のコードが折れているか否かを調べ、コード折れの有無で耐久性を評価した。表１に「あり」、「なし」を記載した。
【００５３】
コード交差層の耐久性試験；
充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgf、横力０．３ｇ（重力加速度）を作用させた状態で１０００km走行させた後、タイヤを解剖に付し、コード交差層の端部に発生している亀裂長さを測定し、亀裂長さの逆数により耐久性を評価した。表１に評価結果を示す。なお表１に示す数値は従来例タイヤ１の値を１００とする指数であり、数値が大なるほど良い。
【００５４】
コーナリング性能試験；
充てん内圧７．５kgf/cm2、負荷荷重２７５０kgfの条件としたタイヤ車輪（リムサイズは８．２５）をドラム試験機のドラム上で走行させ、スリップ角度を１〜４°の範囲で１°宛増加させ、各角度で測定したコーナリングフォースからＣＰを算出し、ＣＰの平均値からコーナリング性能を評価した。表１に評価結果を示す。数値は従来例タイヤを１００とする指数にてあらわし、数値は大なるほど良い。
【００５５】
表１に示す結果から、実施例１〜１４のタイヤ、試験Ａ、Ｂでは最外コード層６−４のコード６−４ａは切断も折損もなく健全な状態を保持しており、また試験Ｃでは従来例タイヤ１と同等以上の耐久性を有し、さらに試験Ｄでも従来例タイヤ１と同等以上のＣＰ特性を有していることが分かる。
これに対し、従来例タイヤ１は、試験Ａにて最外コード層のコード切断が生じ、比較例１〜５のタイヤでは、最外コード層のコードの切断又は折損、コード交差層の耐久性及びコーナリング性能の少なくとも一つの性能が従来例タイヤ１対比劣っていることが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜５に記載した発明によれば、ベルトの耐セパレーション性、コーナリング性能などタイヤに求められる諸性能は従来タイヤ同等以上の優れたレベルを保持して、悪路走行における、ベルトの耐カット性及びベルトコード層コードの耐折損性の双方を含めたタイヤ全体としてのベルトの耐久性を大幅に向上させることが可能な、長寿命重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤ例の断面図である。
【図２】 図１に示すタイヤのステップダウンカットのベルトの展開図である。
【図３】 図２とは異なるタイヤのステップダウンカットのベルトの展開図である。
【図４】 この発明によるベルトのコード交差層１層の端部斜視図である。
【図５】 図４に示すコード交差層１層の端部拡大断面図である。
【図６】 この発明によるベルトの他のコード交差層１層の端部斜視図である。
【図７】 従来タイヤの要部左半断面図である。
【図８】 大きな異物に乗り上げたときのタイヤのベルト変形状態の説明図である。
【図９】 この発明によるゴムの圧縮弾性率測定用治具の斜視図である。
【図１０】 図６に示す治具を装着した圧縮試験機の正面図である。
【図１１】 この発明による最外コード層のコード傾斜角度とＣＰとの関係をあらわす線図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
６−１ 第一番目のコード層
６−１ａ 第一番目コード層コード
６−２ 第二番目のコード層
６−２ａ 第二番目コード層コード
６−３ 第三番目のコード層
６−３ａ 第三番目コード層コード
６−４ 最外コード層
６−４ａ 最外コード層コード
６−４ｂ 最外コード層コード被覆ゴム
７ スティフナーゴム
８ トレッドゴム
１０ エンドカバーゴム
１１ａ エンドカバーゴム内面
１１ｂ エンドカバーゴム外面
１２ エンドカバーゴム表面
１２ａ エンドカバーゴム山
１２ｂ エンドカバーゴム谷
１３ コード存在位置
１４ コード間位置
１５ ゴム層
Ｅ タイヤ赤道面
α、β、γ、δ ベルトコード層コードの傾斜角度
Ｈ エンドカバーゴム波の高低差
ａ ゴム層幅
Ｆｘ 張力
Claims (5)
- 一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは４層のゴム被覆コード層を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
ベルトのカーカスプライ側３層のコード層のうち、互いに隣接する２層はコード交差層から成り、該コード交差層の各層のコードは、タイヤ赤道面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、
ベルトのコード交差層を除く残余の２層のコード層は、該層に最も近く位置する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有するとともに、
上記コード交差層が、カーカスプライから数えて第一番目のコード層と第二番目のコード層であり、ベルトの第四番目の最外コード層は、該層と隣接する側のコード交差層のコードの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って、タイヤ赤道面に対し４５〜１１５°の範囲内のコード傾斜角度を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。 - カーカスプライから数えて第三番目のコード層と、第四番目の最外コード層とのコード傾斜角度が同一である請求項１に記載したタイヤ。
- ベルトの第四番目の最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2以上の圧縮弾性率を有する請求項１もしくは２に記載したタイヤ。
- 上記コード交差層の少なくとも一方のコード層端部は、該端部を包み込むシート状エンドカバーゴムを有し、該エンドカバーゴムを有するコード層端部の内外両面の少なくとも一方面は、コードの存在位置で山部を形成し、かつ隣り合うコード間位置で谷部を形成する波状面を有し、山谷相互間の高低差が０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内にある請求項１〜３のいずれか一項に記載したタイヤ。
- 上記コード交差層の少なくとも一方のコード層の幅端面と全周にわたり接合するゴム層を有し、該ゴム層の幅が０．０５〜５．００ｍｍの範囲内である請求項１〜３のいずれか一項に記載したタイヤ。
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